자바의 데이터 타입은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 바로 int, double, boolean 같은 기본 타입과 String, List 같은 참조 타입이다. 그리고 각각의 기본 타입에는 대응하는 참조 타입이 하나씩 있으며, 이를 박싱된 기본 타입이라고 한다. 예컨대 int, double, boolean에 대응하는 박싱된 기본 타입은 Integer, Double, Boolean이다.
오토박싱과 오토언박싱 덕분에 두 타입을 크게 구분하지 않고 사용할 수는 있지만, 그렇다고 차이가 사라지는 것은 아니다. 둘 사이에는 분명한 차이가 있으므로 어떤 타입을 사용하는지는 상당히 중요하기 때문에 주의해서 선택해야 한다.
기본 타입과 박싱된 기본 타입의 주된 차이는 크게 세 가지다.
첫 번째, 기본 타입은 값만 가지고 있으나, 박싱된 기본 타입의 값에 더해 식별성(identity)이란 속성을 갖는다.
달리 말하면 박싱된 기본 타입의 두 인스턴스는 값이 같아도 서로 다르다고 식별될 수 있다.
두 번째, 기본 타입의 값은 언제나 유효하나, 박싱된 기본 타입은 유효하지 않은 값, 즉 null을 가질 수 있다.
세 번째, 기본 타입이 박싱된 기본 타입보다 시간과 메모리 사용면에서 더 효율적이다.
이상의 세 가지 차이 때문에 주의하지 않고 사용하면 진짜로 문제가 발생할 수 있다.
1 2 3 | // 잘못 구현된 비교자 Comparator<Integer> naturalOrder = (i, j) -> (i < j) ? -1 : (i == j ? 0 : 1); | cs |
위 코드는 Integer 값을 오름차순으로 정렬하는 비교자다. 첫 번째 원소가 두 번째 원소보다 작으면 음수, 같으면 0, 크면 양수를 반환하는데 심각한 결함이 있다. 예를 들어 naturalOrder.compare(new Integer(42), new Integer(42))의 값을 출력하면 0을 출력해야 하지만, 실제로는 1을 출력한다.
원인은 == 연산자를 사용해 검사를 진행하게 되면, 두 '객체 참조'의 식별성을 검사하게 된다. i와 j가 서로 다른 Integer 인스턴스라면 비록 값은 같더라도 이 비교의 결과는 false가 되고, 비교자는 잘못된 결과인 1을 반환한다. 이처럼 같은 객체를 비교하는 게 아니라면 박싱된 기본 타입에 == 연산자를 사용하면 오류가 일어난다.
실무에서 이와 같이 기본 타입을 다루는 비교자가 필요하다면 Comparator.naturalOrder()를 사용하자. 비교자를 직접 만들면 비교자 생성 메소드나 기본 타입을 받는 정적 compare 메소드를 사용해야 한다. 그렇더라도 이 문제를 고치려면 지역변수 2개를 두어 각각 박싱된 Integer 매개변수의 값을 기본 타입 정수로 저장한 다음, 모든 비교를 이 기본 타입 변수로 수행해야 한다.
1 2 3 4 5 | // 문제를 수정한 비교자 Comparator<Integer> naturalOrder = (iBoxed, jBoxed) -> { int i = iBoxed, j = jBoxed; // 오토박싱 return i < j ? -1 : (i == j ? 0 : 1); }; | cs |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | // 기이하게 동작하는 프로그램 public class Unbelievable { static Integer i; public static void main(String[] args) { if (i == 42) System.out.println("믿을 수 없군!"); } } | cs |
이 프로그램은 "믿을 수 없군!"을 출력하지 않지만 그만큼 기이한 결과를 보여준다. i == 42를 검사할 때 NullPointerException을 던지는 것이다. 원인은 i가 int가 아닌 Integere이며, 다른 참조 타입 필드와 마찬가지로 i의 초깃값도 null이라서, i == 42는 Integer와 int를 비교하는 것이다. 거의 예외 없이 기본 타입과 박싱된 기본 타입을 혼용한 연산에서는 박싱된 기본 타입의 박싱이 자동으로 풀린다. 그리고 null 참조를 언박싱하면 NullPointerException이 발생한다.
이런 일은 어디서든 벌어질 수 있다. 다행히 해법은 간단한데, i를 int로 선언해주면 끝이다.
1 2 3 4 5 6 7 8 | // 끔찍이 느리다! 객체가 만들어지는 위치를 찾았는가? public static void main(String[] args) { Long sum = 0L; for (long i = 0; i <= Integer.MAX_VALUE; i++) { sum += i; } System.out.println(sum); } | cs |
이 프로그램은 실수로 지역변수 sum을 박싱된 기본 타입으로 선언하여 느려졌다. 오류나 경고 없이 컴파일되지만, 박싱과 언박싱이 반복해서 일어나 체감될 정도로 성능이 느려진다.
위에서 다룬 문제점의 원인은 프로그래머가 기본 타입과 박싱된 기본 타입의 차이를 무시하고 사용했던 것이다. 처음 두 프로그램은 뼈아픈 실패로 이어졌고, 마지막은 심각한 성능 문제가 발생했다.
박싱된 기본 타입이 적절히 쓰이는 경우가 몇 가지 있다. 먼저 컬렉션의 원소, 키, 값으로 쓴다. 컬렉션은 기본 타입을 담을 수 없으므로 어쩔 수 없이 박싱된 기본 타입을 써야만 한다. 더 일반화해 말하면, 자바 언어가 타입 매개변수로 기본 타입을 지원하지 않기 때문에, 매개변수화 타입이나 매개변수화 메소드의 타입 매개변수로는 박싱된 기본 타입을 써야 한다. 또한 리플렉션을 통해 메소드를 호출할 때도 박싱된 기본 타입을 사용해야 한다.
기본 타입과 박싱된 기본 타입 중 하나를 선택해야 한다면 가능하면 기본 타입을 사용하라. 기본 타입은 간단하고 빠르다. 박싱된 기본 타입을 써야 한다면 주의를 기울이자. 오토박싱이 박싱된 기본 타입을 사용할 때의 번거로움을 줄여주지만, 그 위험까지 없애주지는 않는다. 두 박싱된 기본 타입을 == 연산자로 비교한다면 식별성 비교가 이뤄지는데, 이는 여러분이 원한 게 아닐 가능성이 크다. 같은 연산에서 기본 타입과 박싱된 기본 타입을 혼용하면 언박싱이 이뤄지며, 언박싱 과정에서 NullPointerException을 던질 수 있다. 마지막으로, 기본 타입을 박싱하는 작업은 필요 없는 객체를 생성하는 부작용을 나을 수 있다.